增加植物产量和胁迫耐性的方法技术

本发明专利技术总体上涉及分子生物学领域并且关于可用于增加转基因植物的产量的各种多核苷酸、多肽以及方法。具体来说，转基因植物可展现由以下各项组成的任何一种性状：增加的产量、增加的非生物胁迫耐性、增加的细胞生长、以及增加的养分利用效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】增加植物产量和胁迫耐性的方法专利
本专利技术总体上涉及分子生物学领域并且关于可以用来增加转基因植物的产量的各种多核苷酸、多肽以及使用它们的方法。包含在此描述的任何一种多核苷酸或多肽的转基因植物可展现由增加的产量、增加的非生物胁迫耐性、增加的细胞生长、增加的水分利用效率以及增加的养分利用效率组成的性状中的任何一个。专利技术背景增长的世界人口以及可用于农业的可用耕地的萎缩供应刺激了对于增加农业效率领域研究的需要。常规的作物和园艺改良手段利用选择育种技术来鉴定具有所希望的特征的植物。然而，这样的选择育种技术具有若干缺点，即这些技术经常是劳动密集的并且产生的植物经常含有异源性遗传组分，它们可能并不总是导致从亲本植物传递的所希望的性状。分子生物学的进展已经允许人类改良动物以及植物的种质。植物的遗传工程使得需要分离和操作遗传物质（通常呈DNA或RNA形式）并且随后将该遗传物质引入植物的基因组中。这种技术具有赋予作物或植物具有各种改良的经济学、农艺学或园艺学性状的能力。专利技术概述以下概述列出本专利技术主题的若干实施例，并且在许多情况下列出这些实施例的变化和排列。本概述对于众多的并且不同的实施例只是示例性的。给出的实施例的一个或多个代表性特征的提及同样是示例性的。这样一个实施例典型地可以具有或者不具有提到的这个或这些特征的存在；同样，可以将那些特征应用于本专利技术的其他实施例，不论是否在该概述中列出。为了避免过度重复，本概述没有列出或提出这些特征的所有可能的组合。本专利技术提供了编码海藻糖途径的多肽的核苷酸序列，当这些核苷酸序列转基因表达于植物中时增加产量。在此描述的T6PP多肽包含改变海藻糖-6-磷酸磷酸酶（T6PP）蛋白的活性的修饰，其中与未修饰T6PP相比，该活性降低。修饰T6PP可包含在SEQIDNO：9中例示的共有序列并且具有至少一个修饰氨基酸。修饰T6PP可具有在保守氨基酸（包括在共有序列SEQIDNO：9中描述的保守氨基酸）中进行的修饰。修饰T6PP可引起野生型T6PP的体外活化。对于T6PP的修饰可在CAP、磷酸酶、A-磷酸酶或B-磷酸酶结构域中的至少一个之内。具有减少的针对海藻糖-6-磷酸（T6P）的底物结合的T6PP在转基因表达于植物中时展示增加的产量以及增加的胁迫耐性并且具有增加的对于胁迫（包括干旱）的耐性。表达修饰T6PP的植物包括单子叶植物或双子叶植物的植物，包括选自下组的植物，该组由以下各项组成：玉蜀黍、甘蔗、大豆、水稻、高粱或小麦。T6PP多肽的修饰可包括氨基酸置换、氨基酸缺失或氨基酸添加之一或组合。修饰T6PP可以是磷酸酶的卤代酸脱卤酶（HAD）超家族的成员。T6PP的酶活性可降低至少50%、60%、70%、80%、90%、95%、99%或100%。所描述的T6PP多肽中的任何一个可用于产生多核苷酸。可将编码修饰T6PP多肽的多核苷酸引入宿主细胞中。宿主细胞可包括植物细胞。多核苷酸可包含于表达盒中，这些表达盒确保多核苷酸在植物中的转录。表达盒可包含启动子，它用于在植物繁殖组织中表达多核苷酸。另外，繁殖组织可选自下组，该组由以下各项组成：小穗组织、穗节、苞片组织、小穗分生组织、花序梗组织以及未成熟的花组织。表达T6PP多核苷酸的启动子可包括OsMADS启动子或OsMADS6启动子。包含多核苷酸或多肽的提取物可从任何宿主细胞、植物、植物部分或植物组织中产生。在此披露的方法进一步将例如在此披露的多核苷酸引入植物中。包含在此披露的多核苷酸的转基因植物可展示增加的细胞生长、增加的植物和/或幼苗势（vigor）、增加的产量、增加的种子重量、增加的水分利用效率和/或增加的生物质。通过在此方法产生的植物预期具有增加的非生物胁迫耐性。在此描述的转基因植物可在植物的生物质产量和籽粒（grain）产量方面产生较高产量。本专利技术的一个方面提供了人们可以在任何给定T6PP基因序列上进行的各种修饰，这些修饰可用于转基因植物中以便赋予增加的产量。可替代地，多种其他方法可用于增加T6P水平以便在植物中赋予增加的产量以及胁迫耐性。用于增加产量、增加植物对于非生物胁迫的耐性或减少植物不结果实、增加水分亏缺条件下的每株植物穗数和/或每株植物的粒（kernel）数的方法可包括将包含修饰T6PP的表达盒引入植物细胞，并且然后产生转基因植物。植物可以是单子叶植物，例如可以是玉蜀黍、水稻、小麦、高粱、甘蔗或草坪草植物。可以是双子叶植物，如大豆。对于增加植物对于非生物胁迫的耐性的方法，胁迫可选自下组，该组由以下各项组成：水分胁迫、热胁迫或冷胁迫。水分胁迫可由干旱引起。另外，包括通过以下步骤改变植物中的海藻糖-6-磷酸水平的方法：鉴定海藻糖途径中的多肽；修饰多肽以便具有改变的酶活性；将包含编码修饰多肽的多核苷酸的表达盒引入植物；并且产生具有改变水平的海藻糖-6-磷酸的植物。多肽可具有选自下组的活性，该组由以下各项组成：海藻糖-6-磷酸合成酶；海藻糖-6-磷酸磷酸酶以及海藻糖酶。改变水平的海藻糖-6-磷酸可导致在植物穗节组织的干旱胁迫期间磷酸戊糖支路途径中的基因表达的增加。另外或替代地，改变水平的海藻糖-6-磷酸可导致植物穗节组织中的碳酸酐酶水平增加。修饰多肽可表达于植物繁殖组织中，包括小穗组织、穗节、苞片组织、小穗分生组织、花序梗组织以及未成熟的花组织。修饰多肽（修饰海藻糖途径酶）可具有降低的酶活性且/或引起野生型海藻糖-6-磷酸磷酸酶的体外活化。根据以下描述，本专利技术的这些和其他特征、目的以及优点将变得更好理解。在说明书中，参考所附的序列，这些序列形成本文的一部分并且通过说明而非限制性地展示了本专利技术的实施例。优选实施例的描述并不旨在限制本专利技术，从而涵盖所有修饰、等效物以及替代方案。因此，为了解释本专利技术范围，应当参考在此叙述的实施例。在序列表中的序列的简要说明nt=核苷酸序列pt=蛋白质序列SEQIDNO：1海藻糖-6-磷酸磷酸酶（nt），OsT6PP-WTSEQIDNO：2海藻糖-6-磷酸磷酸酶（pt），OsT6PP-WTSEQIDNO：3海藻糖-6-磷酸磷酸酶-单一修饰（nt），OsT6PP-H244DSEQIDNO：4海藻糖-6-磷酸磷酸酶–单一修饰（pt），OsT6PP-H244DSEQIDNO：5海藻糖-6-磷酸磷酸酶-双重修饰a（nt），OsT6PP-I129FSEQIDNO：6海藻糖-6-磷酸磷酸酶–双重修饰a（pt），OsT6PP-I129FSEQIDNO：7海藻糖-6-磷酸磷酸酶-三重修饰b（nt）SEQIDNO：8海藻糖-6-磷酸磷酸酶–三重修饰b（pt）SEQIDNO：9海藻糖-6-磷酸磷酸酶共有序列SEQIDNO：10海藻糖-6-磷酸磷酸酶的磷酸酶结构域SEQIDNO：11海藻糖-6-磷酸磷酸酶A-磷酸酶盒SEQIDNO：12海藻糖-6-磷酸磷酸酶B-磷酸酶盒SEQIDNO：13OsMADS6启动子SEQIDNO：14海藻糖-6-磷酸磷酸酶拟南芥（Arabidopsisthaliana）19925SEQIDNO：15海藻糖-6-磷酸磷酸酶拟南芥19926SEQIDNO：16海藻糖-6-磷酸磷酸酶水稻（Oryzasativa）19924SEQIDNO：17海藻糖-6-磷酸磷酸酶如嗜酸热原体（Thermoplasmaaci本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有海藻糖‑6‑磷酸磷酸酶活性的分离多肽，其中该多肽被修饰为与未修饰的海藻糖‑6‑磷酸磷酸酶相比具有降低的酶活性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.15 US 61/508,609;2011.08.11 US 61/522,5881.一种具有海藻糖-6-磷酸磷酸酶活性的分离的多肽，其中该多肽被修饰为与未修饰的海藻糖-6-磷酸磷酸酶相比具有降低的酶活性，并且该多肽由SEQIDNO：4或SEQIDNO：6组成。2.如权利要求1所述的多肽，其中该多肽可引起野生型海藻糖-6-磷酸磷酸酶的体外活化。3.如权利要求1所述的多肽，其中该多肽在植物中的表达在该植物中赋予增加的产量或胁迫耐性。4.如权利要求3所述的多肽，其中该植物是单子叶植物或双子叶植物。5.如权利要求4所述的多肽，其中该植物是选自由以下各项组成的组：玉蜀黍、甘蔗、大豆、水稻、高粱或小麦。6.如权利要求3所述的多肽，其中所述多肽在植物中的转基因表达赋予增加的干旱耐性。7.如权利要求1至6中任一项所述的多肽，其中该多肽是磷酸酶的卤代酸脱卤酶(HAD)超家族的成员。8.如权利要求1所述的多肽，其中该多肽的酶活性降低至少50％、60％、70％、80％、90％、95％、99％或100％，相比于天然蛋白质对于其天然底物的酶活性而言。9.一种编码如权利要求8所述的海藻糖-6-磷酸磷酸酶多肽的多核苷酸。10.一种包含如权利要求9所述的多核苷酸的宿主细胞。11.一种包含如权利要求9所述的多核苷酸的提取物。12.一种表达盒，包含可操作地连接至启动子的多核苷酸，该启动子确保所述多核苷酸在植物中转录，其中所述多核苷酸编码如权利要求1或8所述的多肽。13.如权利要求12所述的表达盒，其中该启动子在植物繁殖组织中表达所述多核苷酸。14.如权利要求13所述的表达盒，其中该繁殖组织是选自由以下各项组成的组：小穗组织、穗节、苞片组织、小穗分生组织、花序梗组织、以及未成熟的花组织。15.如权利要求13...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·巴苏，J·科恩，M·努奇奥，
申请(专利权)人：先正达参股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH